Innehåll
- Elektroniska signaler och buller
- Om decibelenheter
- Signalmätning och analys
- SNR-beräkning - enkel
- SNR-beräkning - Komplicerad
- Betydelse av SNR
Inom elektronik och radio kan förhållandet mellan önskade elektroniska signaler och oönskat brus variera över ett extremt brett intervall, upp till en miljard gånger eller mer. Beräkningen för signal-till-brusförhållandet (SNR) är antingen skillnaden mellan två logaritmer eller logaritmen för förhållandet mellan huvud- och ljudsignalerna.
Elektroniska signaler och buller
För bättre eller sämre är oönskat brus en naturligt förekommande och oundviklig del av signaler i alla elektroniska kretsar och sända radiovågor. Varje kretskomponent, från transistorer till motstånd till ledningarna, består av atomer som vibrerar slumpmässigt som svar på omgivningstemperaturen; de slumpmässiga vibrationerna producerar elektriskt brus. I luften passerar radiosändningar genom en miljö full av elektromagnetisk störning (EMI) från kraftledningar, industriutrustning, solen och många andra källor. En elektronikingenjör vill veta, om signalen som hennes utrustning får, hur mycket är buller och hur mycket som önskas information.
Om decibelenheter
Forskare och ingenjörer som arbetar med signaler använder ofta mätningar i decibelformat (dB) i stället för vanliga linjära enheter som volt eller watt. Detta beror på att i ett linjärt system kommer du antingen att skriva upp en massa besvärliga nollor i dina figurer, eller ta till vetenskapliga notationer. Decibel-enheter, å andra sidan, förlitar sig på logaritmer. Även om dB-enheter tar sig lite vana, underlättar de livet genom att låta dig använda siffror som är mer kompakta. Till exempel har en förstärkare ett dynamiskt intervall på 100 dB; det betyder att de starkaste signalerna är 10 miljarder gånger starkare än de svagaste. Att arbeta med "100 dB" är lättare än "10 miljarder".
Signalmätning och analys
Innan du gör SNR-beräkningen behöver du uppmätta värden på huvudsignalen, S och bruset, N. Du kan använda en signalstyrkeanalysator som visar signalerna på en grafisk display. Dessa skärmar visar vanligtvis signalstyrka i decibel (dB) -enheter. Å andra sidan kan du få "rå" signal och brusvärden i enheter som volt eller watt. Dessa är inte dB-enheter, men du kan komma till dB-enheter genom att använda en logaritmfunktion.
SNR-beräkning - enkel
Om dina signal- och ljudmätningar redan är i dB-form, drar du helt enkelt av brusfiguren från huvudsignalen: S - N. Eftersom när du subtraherar logaritmer är det samma som att dela normala siffror. Skillnaden mellan siffrorna är SNR. Till exempel: du mäter en radiosignal med en styrka på -5 dB och en ljudsignal på -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.
SNR-beräkning - Komplicerad
För att beräkna SNR, dela värdet på huvudsignalen med värdet på bruset och ta sedan den gemensamma logaritmen för resultatet: log (S ÷ N). Det finns ytterligare ett steg: Om dina siffror för signalstyrka är effektenheter (watt), multiplicera med 20; om de är spänningsenheter, multiplicera med 10. För effekt, SNR = 20 log (S ÷ N); för spänning, SNR = 10 log (S ÷ N). Resultatet av denna beräkning är SNR i decibel. Till exempel är ditt uppmätta brusvärde (N) 1 mikrovolt, och din signal (S) är 200 millivolt. SNR är 10 log (.2 ÷ .000001) eller 53 dB.
Betydelse av SNR
Antalet signal-till-brusförhållanden handlar om styrkan hos den önskade signalen jämfört med det oönskade bruset. Ju större antal, desto mer skiljer sig den önskade signalen i jämförelse med bruset, vilket innebär en tydligare överföring av bättre teknisk kvalitet. Ett negativt tal innebär att bruset är starkare än den önskade signalen, vilket kan stava problem, till exempel en mobiltelefonsamtal som är för förvirrad för att förstå. För en röstöverföring av rätt kvalitet, t.ex. en cellulär signal, är SNR i genomsnitt cirka 30 dB, eller en signal som är 1 000 gånger starkare än ljudet. Vissa ljudutrustningar har en SNR på 90 dB eller bättre; i så fall är signalen 1 miljard gånger starkare än bullret.